[科普中国]-联合掘进机

联合掘进机是由工作机构（刀盘）、出岩机构、液压支撑行走机构和操作机构等组成。这种掘进机靠左右两顶液压支撑板支撑巷道两帮，并达到向前行走的目的。

结构联合掘进机是由工作机构（刀盘）、出岩机构、液压支撑行走机构和操作机构等组成。这种掘进机靠左右两顶液压支撑板支撑巷道两帮，并达到向前行走的目的。工作机构是机械前端的刀盘，刀盘上安有数十把切削岩石用的滚刀和捞取碎石用的勺斗。工作时刀盘旋转，利用滚刀的挤压和剪切使岩石破碎，勺斗不断捞取碎岩块带到皮带运输机上，再装入矿车或其它转载机械。随着刀盘的不断旋转和推进，就可以钻出一个和刀盘直径相同的圆形断面巷道。

作用联合掘进机是一种开挖山岭硬岩隧道的机器。它是利用机械方法破碎岩石，全断面开挖隧道。挖掘与出碴可以同时进行。用机械方法可切割抗压强度为300kg/cm2以上的岩石。近年来改善了刀具的材料和工艺后，掘进机开挖的岩石抗压强度可达3000kg/cm2。

联合掘进机可用于铁路隧道、公路隧道、水利引水洞道和地下铁道等施工。

掘进机与钻眼—爆破是两种不同的施工方法。从近二十年发展情况来看，掘进机施工方法，特别是对于长隧道的施工，较之钻眼—爆破法施工，有其显著的特点。如大大地降低工人劳动强度、保证施工人员的安全，掘进速度快，进一步发展将有达到自动化施工的可能等等。1

优缺点分析掘进机开挖隧道是一种新的施工方法。它具有以下优缺点。

(一)优点

1.安全性好——一般掘进机其开挖断面为圆形，承压稳定性好。由于用机械方法切削成形，没有爆破法的危险因素，减少了周围岩层的松动，冒顶危险性小，因此也减少了支护工作。尤以在土质或软弱地层施工，可采用盾构式掘进机开挖，作业人员在司机房内或护盾内工作，大大提高了作业的安全性。

2.掘进速度快——根据现有使用效果藿，在均质岩层中一般可达：软岩层2（米/小时），中硬岩层1（米/小时）、硬岩层0.5（米/小时）。

3.支护减少而且简单，工程费低——用机械方法开挖的断面平整，洞壁光滑，免去爆破应力，通常不需要临时支护，或可用锚杆，轻型铜支架等筒易支护（硬岩或中硬岩中），而且超挖量能控制在几个厘米之内，能减少清理作业和混凝土施工（约节约50%混凝土用量），因此，总成本可降低20—30%。

4.节省人力及降低劳动强度

一般掘进机开挖所需总人数为40～45人，而能达到月进尺200米。而用钻眼爆破法施工欲达到月成洞200米则需700人（三班制）。更为重要的是，大大地减轻劳动强度，如果进一步发展成自动化控制时，那非爆破法施工所能比的。

5.排碴容易——机械法破碎土屑和岩碴多成中块或粉状，粒度均匀，可由皮带运输机直接排出，也可靠水力冲刷用泥浆泵直接抽出。如果采用适应开挖量的转载运输机，则可利用换步时进行调车作业，将不因运输工序而影响掘进速度的发挥。

6.另一突出优点是由于集中控制操作，有实现远距离操作和自动化的可能性。1

(二)缺点

1.一次投资大，重量大——机器较复杂，第一次投资大。但是，对于长隧道和由于其掘进速度高，总的工程成本就不高。机器重量大，装运费时。同时机器制造周期长。刀具的消耗和维修费用亦很昂贵。但是也要看到随着冶金技术发展，也是能解决刀具消耗的问题。

2.对岩层变化的适应性小

就目前试用和使用情况来看，对中硬岩使用较为有效，对软岩和硬岩仍存在许多困难。如遇到破碎岩层，不均匀多变的岩层，掘进速度下降，甚至无法工作，如遇涌水、溶洞及漂砾石等情况，多数需改为人工开挖。

3. 开挖隧洞断面局限于圆形，对于其他形状的断面，则需进行二次开挖。如要机器本身来完成，则机器构造将更为复杂。

4.作业率低——由于隧道施工，工序工种多，要求施工组织严密，配合协调，如机器能否正常运转、电缆延伸、巷壁保护、水管路延长及机器方位调整等，一般约占整个作业时间的50%左右，因此作业率低。1

巷道支护水平巷道支护分临时支架和永久支架。临时支架比较简单，现将几种永久支架介绍如下：

木材支架

在矿山支护中使用的最早，也最广泛，其优点之一是架设简便。在使用年限不长的中，小断面巷道中，多用木材支架。支架的形式很多，有普通棚子（断面为矩形、梯形）和多角形棚子。多角形棚子用在断面较大的巷道中。

图普通木材支架结构形式

木材棚子之间一般要有一定的距离，如果巷道围岩压力较大，也可以采用没有间隔的密集棚。棚子结口处与巷道壁之间要用木楔楔紧，并且把有孔隙的地方用木背板插严。棚子的立柱是承受巷道地压的主体，一般要与水平面成的夹角，并且放在柱窝内以避免滑倒。2

本词条内容贡献者为:

方正 - 副教授 - 江南大学